近期,金屬所專用材料與器件研究部的生物醫用材料與器件課題組通過與中國醫科大學第一附屬醫院合作,成功完成了新開發的可降解鎂合金心血管支架的動物植入實驗研究。
可降解鎂合金心血管支架是完全不同于目前臨床應用的316L不銹鋼支架和Co-Cr-Mo合金支架的新一代可降解心血管支架。金屬支架植入血管病變部位后,一般會長期存留于血管壁內,不利于病變血管的晚期重構,手術的長期預后效果不理想,甚至會發生再次狹窄,且再狹窄后不能再行支架植入術進行治療。
鎂合金具有較低的腐蝕電位,在含有氯離子的體內環境下易發生腐蝕,并以緩慢腐蝕的方式在體內完全降解,其腐蝕產物對生物體無毒害作用,且參與人體正常代謝。鎂合金支架在植入初期可對病變血管產生支撐作用,防止病變血管發生負性重構。隨著病變血管周圍環境的改善及血管結構重塑的完成,血管壁內的鎂合金支架可緩慢腐蝕,直至完全降解,從而可以避免在植入后期,支架對血管壁的刺激而導致的內膜增生及再狹窄發生。鎂合金支架的降解性能除對普通心血管病人具有良好的治療效果外,對患有先天性心血管疾病的嬰兒、青少年等尤其具有重要的治療意義。
由楊柯研究員領導的生物醫用材料與器件課題組選擇AZ31鎂合金作為可降解支架材料,自行設計并采用激光切割方法加工出鎂合金心血管支架。課題組克服了鎂合金自身塑性低等問題對支架變形性能的影響,通過表面改性處理,實現了鎂合金支架的分段可控降解,使其在植入初期提供足夠的力學支撐作用。為了進一步降低血管新生內膜厚度,增加管腔直徑,在鎂合金支架外層,制備了攜帶藥物的可降解聚合物涂層,其在血管病變部位緩慢釋放抑制內膜增生的雷帕霉素藥物,達到同步治療作用。
課題組經過大量體外研究后,開始鎂合金支架動物植入實驗(見圖1和圖2)。長達4個月的動物植入實驗表明,所有14只實驗動物(兔)在隨訪期存活良好,支架植入部位血管保持通暢,無血栓形成。X射線(見圖3)及病理切片(見圖4)顯示,鎂合金支架在植入1個月時的形態完整,擴張完全;2個月時支架部分支桿降解,失去支撐作用;3個月時大部分支架支桿降解;4個月時支架完全降解。支架在兔主動脈中完全降解所需時間約為104天,長于國外報道的AE21鎂合金支架(約89天完全降解)及瑞士Biotronik公司的WE43鎂合金支架(28天支架支桿已經失去連續性)。支架降解時間的延長,有利于抑制后期的管腔直徑丟失。組織切片觀察表明(見圖4),藥物涂層支架可有效抑制血管新生內膜增生,2個月時新生內膜面積較裸支架降低約55%,3個月時降低約60%,達到了抑制內膜過度增生的目的。
可降解鎂合金心血管支架是生物醫用材料與器件課題組繼成功開發出316L不銹鋼支架之后,開發出的新一代極具臨床應用前景的心血管支架。該技術目前處于國內領先水平,而攜帶藥物的鎂合金支架在國際上尚未見報道。